Vacuum Potting Bubble -vianmääritys: syyt, prosessin hallinta ja PCBA-laatutarkastukset

Kuplat ja aukot PCBA-kastelussa on helppo havaita kovettumisen jälkeen, mutta ne johtuvat harvoin yhdestä yksittäisestä virheestä. Ilmaa voi päästä sisään hartsin sekoituksen, annostelun, komponenttien rakojen, kotelon geometrian, kosteuden, saastumisen, sopimattoman täyttöreitin tai kovettumisjakson kautta, joka lukitsee kuplat paikoilleen ennen kuin ne pääsevät poistumaan.

Jotkut kuplat ovat kosmeettisia. Toiset voivat vähentää peittoa kriittisen alueen ympärillä, luoda ei-toivottuja kosteusreittejä, vaikeuttaa eristyskykyä, vaikuttaa lämmönsiirtoon tai saada lopullisen ulkonäön rikkomaan sovittua standardia. Tärkeintä on määrittää tuotteen riski- ja hyväksymiskriteerit ajoissa sen sijaan, että oletetaan, että näkyvä kupla on vaaraton tai automaattisesti kelpaamaton.

Tyhjiökaasunpoisto ja tyhjiövalaistus voivat olla hyödyllisiä työkaluja, mutta ne eivät ole yleinen parannuskeino. Ne toimivat parhaiten osana prosessia, joka ottaa huomioon myös hartsin valinnan, varastoinnin, sekoittamisen, levyn puhtauden, kiinnityskulman, ontelon suunnittelun, annostelunopeuden, täyttöjärjestyksen, kovettumiskäyttäytymisen ja tarkastuksen. Katso laajempi valmistustyönkulku osoitteesta PCBA-valausprosessin opas.

Miksi kuplat PCBA-valoissa ovat enemmän kuin kosmeettinen ongelma

Kuplan merkitys riippuu siitä, missä se on, kuinka suuri se on, onko se yhdistetty toiseen tyhjiöön ja mihin tuote tarvitsee hartsia. Pieni eristetty pintakupla ei-kriittisellä alueella voi olla hyväksyttävä sovitun visuaalisen standardin mukaisesti. Tyhjiö korkeajännitteisen ominaisuuden vieressä, syvällä komponentin alla, lähellä ympäristön tiivistysrajaa tai lämpörajapinnan sisällä saattaa vaatia tarkastelua.

Ennen prosessitavoitteen asettamista tiimin tulee määritellä:

• alueet, joilla hartsin täysi peitto on kriittistä
• onko kyseessä ulkonäkö, eristys, kosteussuoja, mekaaninen tuki, lämpökäyttäytyminen tai jokin muu toiminto
• kuinka näkyvät ja sisäiset aukot tarkastetaan
• mikä hyväksyntäkynnys koskee tuotetta ja kuka hyväksyy poikkeamat
• koskeeko vaatimus tuotantoa, prototyyppejä vai molempia

Ilman tätä määritelmää käyttäjä ei voi erottaa pientä visuaalista vaihtelua todellisesta laadusta. Toimittaja voi myös tehdä tarjouksen liian konservatiivisesti tai liian löyhästi, koska odotettua prosessin ohjausta ei tunneta.

Yleisiä kuplien ja tyhjien syitä istutuksen aikana

Useimmat kuplaongelmat johtuvat materiaalin, geometrian ja prosessiolosuhteiden yhdistelmästä.

Kovetun istutuskerroksen silmämääräinen tarkastus puhtaassa valaistuksessa ilmataskuongelmien tunnistamiseksi.

Sekoituksen tai annostelun aikana syötetty ilma

Kaksiosaiset materiaalit voivat vangita ilmaa materiaalin valmistuksen tai sekoittamisen aikana. Annostelujärjestelmä voi myös syöttää ilmaa materiaaliradan, patruunan vaihdon, epäyhtenäisen syötön, sopimattoman paineen tai epävakaan käynnistys- ja pysäytysprofiilin kautta. Koeannostelu auttaa varmistamaan, että tulos on tasainen, ennen kuin tuoteyksiköt täytetään.

Hartsin viskositeetti ja lämpötila

Suuremman viskositeetin omaava hartsi voi virrata hitaammin tiheiden komponenttien, kapeiden rakojen tai syvien onteloiden seinien ympärillä. Se voi jättää ilmaa osien alle tai kulmiin. Lämpötila voi muuttaa virtauskäyttäytymistä, mutta kaiken käsittelyn on noudatettava materiaalintoimittajan vaatimuksia. Älä muuta lämpötilaa tai sekoita prosessia satunnaisesti kuplaongelman ratkaisemiseksi. se voi vaikuttaa työaikaan, kovettumiseen ja materiaalin suorituskykyyn.

Ontelogeometria ja komponenttien asettelu

Korkeat komponentit, suojatölkit, lankalenkit, kapeat kanavat, terävät sisäkulmat ja tukkeutuneet tuuletusreitit voivat luoda alueita, joista ilma ei pääse karkaamaan hartsin noustessa. Tyhjässä kotelossa toimiva täyttöpiste ei välttämättä toimi, kun täytetty kortti on asennettu.

PCBA:n DFM-tarkistuslista selittää, kuinka täyttörajat, suojat, ilmareitit, kiinnikkeet ja kotelon poikkileikkaukset tulee tarkistaa ennen tuotantoa.

Kosteus ja saastuminen

Levyn pinnalla tai osien sisään jäänyt kosteus on suuri käsittelyvirheiden aiheuttaja. Erityisesti polyuretaani (PU) valumateriaalit ovat erittäin herkkiä kosteudelle. PU:n isosyanaattikomponentti reagoi kosteuden kanssa vapauttaen hiilidioksidikaasua ($CO_2$), mikä saa hartsin vaahtoamaan ja muodostamaan mikrokuplia tai tyhjiä paikkoja kovettumisen jälkeen.

Tämän reaktiivisen kaasun poistumisen estämiseksi kokoamisprosessin tulisi sisältää:

• Esipaistojakson vain silloin, kun komponenttien kosteusluokitus, materiaalin datalehti ja validoitu kokoonpanoprosessi sitä edellyttävät. Älä käytä yleistä lämpötilaa tai kestoa kaikille levyille ja komponenteille.
• Asianmukainen puhdistus juoksutusainejäämien, pölyn, kuidun, sormenjälkien ja irtonaisten hiukkasten poistamiseksi, jotka voivat vaikuttaa kostutukseen, tarttumiseen ja luoda aloituskohtia onteloille.
• Materiaalien ja levyjen valvottu varastointi kuivissa kaapeissa tai typpipuhdistetuissa ympäristöissä ennen annostelua.

Täyttörata ja annostelunopeus

Nopea täyttö voi pidättää ilmaa. Hidas täyttö voi pidentää syklin aikaa ja saattaa silti epäonnistua, jos suuttimen asento tai täyttöreitti on väärä. Suuttimen korkeus, neulan koko, laukaustilavuus, kiinnityskulma, aloituspaikka, pysähdyspaikka ja hartsin vaiheittainen kaataminen vaikuttavat kaikki tulokseen.

Käytä perussyysekvenssiä ennen prosessin muuttamista

Kun ilmaantuu kuplia, useiden muuttujien vaihtaminen kerralla tekee ongelman ratkaisemisesta vaikeampaa. Käytä sen sijaan jäsenneltyä sarjaa. Aloita vahvistamalla materiaalin tunnistetiedot, varastointiolosuhteet, seoksen valmistus ja työaikatila. Tarkista sitten todellinen osan geometria ja kuplien sijainti. Tarkista seuraavaksi annostelureitti, kiinnitysasento, suuttimen asetus ja kovetusjärjestys hyväksyttyyn näyte- tai prosessitietueeseen nähden.

Tämä lähestymistapa erottaa materiaaliin liittyvät ongelmat geometriaan liittyvistä ongelmista ja välttää käsittelemästä jokaista vikaa tyhjiöongelmana. Se myös luo selkeän tietueen asiakkaalle ja valmistustiimille, kun prosessimuutosta ehdotetaan. Perussyykatsauksen pitäisi vastata kolmeen kysymykseen: mistä ilma todennäköisesti pääsi sisään, miksi se ei voinut paeta ja mikä kontrolloitu muutos tarkistetaan ennen seuraavaa erää.

Milloin tyhjiökaasunpoisto tai imuruiskutus voi auttaa

Tyhjiökaasunpoistoa käytetään usein vähentämään hartsin mukana kulkeutunutta ilmaa ennen annostelua. Tyhjiövalaistus voi auttaa myös silloin, kun prosessi tarvitsee parempaa hallintaa ilman poistoon ontelosta tai monimutkaisen komponenttigeometrian ympäriltä. Tarkka asennus riippuu materiaalista, kotelosta, laitteista ja hyväksytystä prosessista.

Hartsin kaasunpoistoprosessi tyhjiökammiossa mukana kulkeutuneiden ilmakuplien poistamiseksi ennen annostelua.

Tyhjiökyky saattaa olla tarkistamisen arvoinen, kun:

• hartsi on viskoosi tai sekoitettu useista komponenteista
• onkalo on syvä, kapea tai vaikeasti tuuletettava
• laudassa on korkeita tai tiiviisti pakattuja osia, jotka luovat piilossa olevia tiloja
• tuotevaatimuksella on tiukka mitätön tai visuaalinen standardi
• kuplia on ilmaantunut toistuvasti prosessin perussäädöistä huolimatta
• loukkuun jäävän ilman luotettavuusriski on suurempi kuin normaali kosmeettinen vaihtelu

Tyhjiö ei ole automaattisesti vastaus. Se ei voi korjata määrittelemätöntä täyttögeometriaa, huonoa peittoa, saastuneita pintoja, yhteensopimatonta materiaalia tai epäselvää hyväksymiskriteeriä. Se voi myös muuttaa prosessiaikaa, laitetarpeita, kalusteita, materiaalinkäsittelyä ja kustannuksia. Käsittele sitä prosessikykynä arvioida, ei valintaruutua, joka lisätään jokaiseen tarjouspyyntöön.

Prosessin ohjaimet, jotka vähentävät jäänyttä ilmaa ja epäjohdonmukaista täyttöä

Tehokkain tapa on ohjata prosessia ennen kuin ensimmäinen tuotantoyksikkö täyttyy.

Vahvista materiaali ja valmistusmenetelmä

Käytä hyväksyttyä hartsia, säilytysolosuhteita, sekoitussuhdetta ja työaikaohjeita. Varmista, tarvitseeko tuote materiaalin käsittelyä, kontrolloitua sekoitusta tai kaasunpoistoa. Materiaalin korvaaminen tai tarkistamaton muutos valmisteessa voi muuttaa virtausta ja parantaa käyttäytymistä niin paljon, että aikaisemmat testitulokset mitätöidään.

Käytä ensimmäisen artikkelin kokeita ja valvottua annostelua

Käytä näyteyksiköitä tai edustavaa geometriaa ennen tilavuustuotantoa annostelupolun, täyttötason, suuttimen sijainnin, kiinnityksen, odotusjaksojen ja kovetusjärjestyksen määrittämiseen. Valokuvaa tai dokumentoi hyväksytty tulos niin, että linjalla ja asiakkaalla on sama viite.

Suunnittelu ilmanpoistoa varten

Tarkastele hartsin fyysistä reittiä ja reittiä, jonka ilma poistaa ontelosta. Suunnittelu saattaa vaatia erilaisen täyttöpaikan, tuuletusaukon, kiinnityskulman, hitaamman reitin tai vaiheittaisen täytön piiloonteloiden välttämiseksi. Vastauksen pitäisi tulla varsinaisesta kotelosta ja kokoonpanogeometriasta, ei yleisestä koneen asetuksesta.

Harkitse vaiheittaista täyttöä tarvittaessa

Joissakin tuotteissa alempi alkutäyttö, jota seuraa tasoitus tai osittainen kovetus, voi päästää ilmaa poistumaan ennen seuraavan kerroksen lisäämistä. Tämä voi parantaa hallintaa vaikeassa geometriassa, mutta se lisää myös käsittelyä, kovettumisaikaa, tarkastuspisteitä, työstötilaa ja kustannuksia. Käytä vaiheittaista täyttöä vain, kun tuote ja materiaaliprosessi sen edellyttävät.

Pidä tarkastus yhdistettynä prosessiin

Silmämääräiset tarkastukset, täyttötason tarkistukset, painotarkastukset, valokuvat, toimintatestit tai muut sovitut tarkastukset tulee suunnitella todellisen riskin mukaan. Laatusuunnitelma, jossa sanotaan vain "ei kuplia", ei ole toteutettavissa. Sen tulee tunnistaa havainnointimenetelmä, asiaankuuluva alue, hyväksymisraja, dokumentointivaatimus ja eskalaatiopolku.

Pidä parannuskäyttäytyminen validointisuunnitelman sisällä

Piste, jossa hartsi alkaa geeliytyä tai kovettua, vaikuttaa siihen, voiko ilma vielä nousta ja poistua. Kovettumiskäyttäytyminen riippuu valitusta materiaalista, valmistuksesta, lämpötilasta, hartsin massasta ja tuotteen geometriasta. Se tulisi validoida hyväksyttyjen materiaaliohjeiden ja edustavien näytteiden avulla sen sijaan, että sitä olisi mukautettava epävirallisesti linjalla.

Jos harkitaan muutosta kovettumisen ajoitukseen, vaiheeseen tai lämpötilaan, käsittele sitä kontrolloituna teknisenä muutoksena. Varmista, vaikuttaako se materiaalin työaikaan, lopullisiin ominaisuuksiin, ulkonäköön, istutustestin ajoitukseen tai tuotannon läpimenoon. Tämä on erityisen tärkeää, kun prosessi käyttää useita täyttöjä tai pitkiä odotusaikoja vaiheiden välillä.

Potted PCB -kokoonpanojen tarkastus- ja hyväksymiskriteerit

Tarkastuksen on oltava käytännöllistä lopputuotteelle. Jotkut ontelot voivat näkyä pinnalla tai läpinäkyvän kotelon läpi; muita ei voida havaita ilman tuotekohtaista menetelmää. Vaadittu tarkastus on määriteltävä ennen tarjousta ja mallirakennetta.

Hyödyllinen hyväksyntämääritelmä voi sisältää:

• mitkä pinnat tai alueet tarkastetaan silmämääräisesti
• hyväksyttävä täyttökorkeus tai rajan vaihtelu
• näkyvät kuplat tai tyhjät rajat kriittisillä ja ei-kriittisillä alueilla
• vaaditut valokuvatiedot ensimmäisestä artikkelista tai tuotantoeristä
• sähkö-, eristys-, jatkuvuus- tai toimintatestit kovettumisen jälkeen
• näytteenottotaso, vikojen käsittely ja asiakkaan hyväksyntäreitti

Älä kopioi ehtoja toisesta tuotteesta tarkistamatta, ovatko geometria, hartsi, kotelointi ja loppukäyttöriski vertailukelpoisia. Keskustelu laadun testauspalvelu tulisi sidoa lopullisen moduulin vaatimuksiin, ei vain paljaaseen keskusteluun.

Yhdistä tarkastusmenetelmä siihen, mitä voidaan todella havaita

Tarkastusmenetelmästä on hyötyä vain silloin, kun siinä havaitaan asiaankuuluva riski. Pinnan visuaalinen tarkistus voi vahvistaa täyttörajan ja ilmeiset kuplat, mutta se ei välttämättä paljasta piilotettua aukkoa komponentin alla. Toisaalta monimutkainen tarkastusvaatimus voi lisätä kustannuksia parantamatta päätöstä, jos tuotteen riski rajoittuu näkyvään kosmeettiseen pintaan.

Ensimmäisen artikkelin tarkastelun aikana sovi käytännön todisteista hyväksymistä varten. Se voi sisältää valokuvia määritellyistä näkökulmista, kontrolloidun painon tai täyttötason tarkistuksia, toiminnallisia testituloksia ja asiakkaan hyväksymiä vertailunäytteitä. Jos tuote vaatii toista menetelmää, määritä se ennen tarjousta, jotta tarvittavat varusteet, aika ja dokumentaatio ovat molemmille puolille nähtävissä.

Mitä asiakkaiden tulee selvittää ennen tuotannon aloittamista

Ennen kuin toimittaja aloittaa asennuksen, toimita valvottu paketti, joka sisältää:

• kokoonpano- ja kotelopiirustukset, mukaan lukien onteloiden poikkileikkaukset ja täyttöalueet
• hyväksytty hartsi tai sallitut materiaalivaatimukset
• visuaaliset, mitättömät, täyttötason ja peitetyt hyväksymiskriteerit
• määritellyt säilytyspaikat liittimille, tarroille, testipisteille, LEDeille, antureille ja kiinnikkeille
• ennen istutusta ja istutuksen jälkeistä testisekvenssiä
• vaaditaanko tyhjiökaasunpoistoa, tyhjiövalausta tai vaiheittaista täyttöä vai onko se arvioitava
• näytehyväksyntä, valokuva, jäljitettävyys ja vikailmoitusodotukset

Näiden tietojen avulla Piirilevyn kokoonpanopalvelu-tiimi voi suunnitella todellisen työn sen sijaan, että päättelee se lyhyen muistiinpanon perusteella. Jos kyseessä on uusi tuote tai prosessimuutos, esitä kysymys ennen tuotantoa osoitteessa yhteydenottosivu.

Johtopäätös

Kuplat PCBA-valoissa voidaan hallita parhaiten prosessin määrittelyllä, ei pelkästään myöhäisellä tarkastuksella. Materiaalinkäsittely, hartsin virtaus, kaviteetin geometria, komponenttien sijoitus, kiinnitysrakenne, täyttöjärjestys, tyhjiökyky, kovettumis- ja hyväksymiskriteerit vaikuttavat kaikki tulokseen.

Tyhjiö voi olla hyödyllinen silloin, kun tuotteen riski ja geometria oikeuttavat sen, mutta se tulee arvioida osana koko istutusprosessia. Määritä kriittiset alueet, validoi edustava näyte ja dokumentoi, miltä hyväksyttävä yksikkö näyttää ennen volyymituotannon aloittamista.

Usein kysytyt kysymykset Vacuum Potting Bubblesista

Takaako alipaineruiskutus kuplattoman tuloksen?

Ei. Tyhjiö voi vähentää ilmaan liittyvää riskiä sopivissa prosesseissa, mutta se ei poista tarvetta asianmukaiselle materiaalin valmistelulle, geometrian tarkastelulle, annostelun ohjaukselle, kovettumisen suunnittelulle ja hyväksymiskriteereille.

Ovatko kaikki näkyvät kuplat epäonnistuneita?

Ei välttämättä. Merkitys riippuu kuplan sijainnista, koosta, toiminnasta ja sovitusta tuotestandardista. Määrittele kriittiset vyöhykkeet ja tarkastuskriteerit ennen tuotantoa.

Milloin tuotteessa tulisi käyttää vaiheittaista täytettä?

Vaiheittaista täyttöä voidaan harkita, kun syvät ontelot, korkeat komponentit, viskoosi materiaali tai vaikea ilmanpoisto tekevät yksittäisestä täytöstä epäluotettavan. Se tulee validoida todellista tuotetta vastaan, koska se lisää aikaa ja prosessin monimutkaisuutta.